CN112709580A - 滚刀的壳体安装件组件 - Google Patents
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Abstract
描述一种用于支撑滚刀的壳体安装件组件。该壳体安装件组件包括壳体安装件，其限定用于附接到壳体的外表面以及远离外表面延伸的异形内表面，异形内表面限定在纵向上延伸的通道，和远离外表面延伸并限定横向于通道的第一座支撑表面以及横向于第一座支撑表面的第二座支撑表面的座支撑块。壳体安装件组件还包括安装在座支撑表面上并限定两个横向滚刀轴支撑表面的可移除的座，由此，可移除的座和座支撑块一起为滚刀轴提供支撑。
Description
背景技术
隧道掘进机(“TBM”)用于在土壤或岩石中建立隧道。传统的TBM包括可旋转驱动的切割头，切割头支持多个滚刀组件，这些组件在磨损时需要更换。
在Lenaburg的US 2018/0258764的图1中公开了一种滚刀组件。然而，这种滚刀组件通常是焊接在TBM上的，这使得现场拆卸非常耗时和困难。此外，由于需要将滚刀组件焊接到TBM上，减少了可用于滚刀组件的材料的可用选项。
发明内容
根据第一方面，提供一种用于支撑滚刀的壳体安装件组件，该壳体安装件组件包括：(i)壳体安装件，其限定用于附接到壳体的外表面和远离所述外表面延伸的异形内表面，所述异形内表面限定在纵向上延伸的通道，和远离所述外表面延伸并限定横向于所述通道的第一座支撑表面和横向于所述第一座支撑表面的第二座支撑表面的座支撑块；(ii)可移除的座，其安装在所述座支撑表面上并限定两个横向滚刀轴支撑表面，由此所述可移除的座和所述座支撑块一起为滚刀轴提供支撑；和(iii)接合装置，其定位在所述可移除的座和所述外表面之间，用于接近所述座支撑表面可释放地保持所述可移除的座。
壳体安装件还可限定其中安装所述接合装置的凹部。凹部可位于座支撑块上方使得接合装置在组装时位于可移除的座后面。
接合装置可包括磁体、弹簧夹联接件、卡扣配合联接件、安装在凹部周边中以在可移除的座插入其中时为可移除的座提供干涉配合的可变形材料、用于将可移除的座联接到凹部或壳体安装件的其他部分的粘合剂或者任何其他方便的机械联接件。
在一些实施方式中，接合装置的一个目的可在滚刀组件的部件的组装过程中保持可移除的座就位，其中滚刀组件包括安装在相对的互补壳体安装件之间并通过两个保持联接件保持在一起的滚刀，两个保持联接件可选地是螺栓和楔形件套件的形式，每个螺栓部分地位于通道内或者与通道相邻。
第二座支撑表面可倾斜地横向于第一座支撑表面。特别地，第二座支撑表面和可移除的座侧壁可限定互补表面以使得第二座支撑表面能够辅助将可移除的座保持就位。例如，第二座支撑表面可以向内成锥形(即，随着座支撑表面远离外表面延伸朝着通道倾斜)；可移除的座可限定与锥形的第二座支撑表面对应的锥形侧壁，使得可移除的座通过锥形表面的相互作用保持就位。
壳体安装件可包括铸造或锻造的铁或钢以辅助壳体安装件到隧道掘进机的壳体的焊接。
壳体安装件组件还可包括安装在通道的与可移除的座相对的一侧上的可移除的插件，其中保持联接件的部件抵靠可移除的插件作用且保持联接件的相对部件抵靠滚刀的轴作用。
可移除的座(和/或可移除的插件)可包括高硬度金属或合金，因为不需要焊接可移除的座。这具有改善壳体安装件组件的耐磨性并由此改善其使用寿命的优点。
根据第二方面，提供一种用于滚刀的组件，该组件包括一对如在第一方面中所述的互补壳体安装件。
根据第三方面，提供一种滚刀组件，其包括安装在第二方面的组件中并通过一对保持联接件保持就位的滚刀。
每个保持联接件可包括：(i)延伸穿过纵向通道的螺栓(ii)位于其一端处的楔形件以及(iii)邻接由壳体安装件限定的夹持表面的夹持块。楔形件可邻接滚刀轴的倾斜面以保持滚刀轴与通过可移除的座限定的横向滚刀轴支撑表面接触。
根据第四方面，提供一种隧道掘进机，其包括多个如第三方面中所述的滚刀组件。
现在应当认识到，当滚刀组件由于可移除的座磨损超过可用点而磨损时，可移除的座可容易地移除，滚刀组件重新组装而不需要移除焊接接头，由此大大加速了更换磨损的座的过程。
现在还应当认识到，可移除的座可以由非常硬的材料制成，因为其不需要焊接，由此允许增加座的使用寿命。
附图说明
现在参考附图仅通过举例的方式描述这些和其他方面，其中：
图1是根据本发明的一种实施方式的滚刀组件的部分的简化、分解透视图；
图2是图1的滚刀组件部件组装形式的简化、前正视图；
图3是图1的滚刀组件部件组装形式的简化、侧视图；以及
图4是完整的滚刀组件的简化、平面图，其包括组装形式的图1所示的壳体安装组件部件和滚刀以及互补的壳体安装件。
具体实施方式
参考图1至图3，其显示了根据本发明一种实施方式的滚刀组件10的部件的各种视图。滚刀组件10包括一对互补的壳体安装件12(在图1-3中仅示出了其中一个(12a)，另一个壳体安装件在图4中示出)，每个是另一个的镜像。为了解释的简化和清楚，将只描述一个壳体安装件12a，因为另一个壳体安装件12b是相同的(除了是所描述的这个的镜像外)。壳体安装件12a典型地永久固定到TBM刀轮(未显示)，通常通过焊接接头。壳体安装件12通常由钢制成。
还参考图4，其是包括图1的部件和互补的壳体安装件12b都处于组装形式的完整滚刀组件的简化、平面视图。
壳体安装件12a包括外表面14(在图3和图4中最佳看到)和位于壳体安装件12的与外表面14相对侧上的异形(profiled)内表面16。异形内表面16的目的是将滚刀组件10的各个可移除部件固定就位。这些可移除部件包括：滚刀20、座22、插件24和保持联接件26。
壳体安装件12a、座22和插件24的组合称为壳体安装件组件。之间具有通过保持联接件26保持就位的滚刀的两个互补壳体安装件组件的组合是滚刀组件10。
回到壳体安装件12a，其异形内表面16部分地限定在纵向(由虚线32指示)上延伸的通道30。特别地，通道30通过异形内表面16的座支撑块34和插件支撑块36并且在安装时还通过座22和插件24限定。图1通过虚指线示出了当完全组装时定位在壳体安装件12a上的座22和插件24。
座22和任选的插件24由高硬度合金制成并且在组装过程中至少临时通过接合机构40保持就位。在该实施方式中，接合机构40包括壳体安装件12的磁化部分(通过虚线40显示)，其吸引座22和插件24。可使用高硬度合金，因为不需要将座22或插件24焊接到壳体安装件12。在其他实施方式中，壳体安装件12可在座22的最终位置后面限定凹部，磁体可定位在该凹部中，或者替代的接合机构、例如弹簧夹可定位在该凹部中。
当座22和插件24临时保持就位时，滚刀20(传统的滚刀)可安装在座22上(在图2中最佳看到)。
在隧道掘进操作期间，将滚刀20定位成接合隧道面。滚刀20包括安装在能够围绕轴54旋转的轮毂52上的刀圈50。轴54限定一对相互横向的平表面56a、56b以及与平表面56a、56b最靠近的区域相对的倾斜表面58。
座支撑块34限定用于接收座22的一对接合表面60a、60b(在图1和4中最佳看到)。第一接合表面60a(也称为水平座支撑表面)横向于纵向32(在该实施方式中大体是水平的)；第二接合表面60b(也称为竖直座支撑表面)大体平行于纵向32，但向内倾斜(在图4中最佳看到)。换言之，竖直接合表面60b的最接近外表面14的部分比竖直接合表面60b的最远离外表面14的部分离通道30远。
座22还限定一对外支撑表面62a、62b(也称为基部62a和侧壁62b)以及一对内支撑表面64a、64b(也称为轴支撑表面)。
基部62a与水平座支撑表面60a互补，并且具有类似的尺寸，侧壁62b以与竖直座支撑表面60b互补的方式(并且具有类似尺寸)倾斜，由此在座22安装在座支撑块34上时提供紧密配合接合。侧壁62b和竖直座支撑表面60b的互补角用作吃水(draft)以确保座22不能移动离开壳体安装件12。
可移除座22的轴支撑表面64a、64b互为横向(在该实施方式中为水平和竖直)并且与轴平表面56a、56b尺寸类似，但略长一些(在图2中最佳看到)，由此确保紧密配合连接。
以与座支撑块34类似的方式，插件支撑块36限定用于接收插件24的一对插件支撑表面66a、66b。水平表面66a是平的，竖直表面66b以与竖直座支撑表面60b相对的方式倾斜(在图4中最佳看到)。
插件24限定一对外支撑表面68a、68b(也称为基部68a和侧壁68b)以及内支撑表面70。
插件基部68a与水平插件支撑表面66a互补并且尺寸类似，插件侧壁68b以与竖直插件支撑表面66b互补的方式(尺寸类似)倾斜，由此在插件24安装在插件支撑块36上时提供紧密配合接合。插件侧壁68b和竖直插件支撑表面66b的互补角用作吃水以确保插件24不能移动离开壳体安装件12。
座支撑块34还限定横向于纵向32并位于座支撑块34的与水平座支撑表面60a相对的端部处的夹持表面72a。
插件支撑块36还限定横向于纵向32并位于插件支撑块36的与水平插件支撑表面66a相对的端部处的夹持表面72b。
为了组装部件，将座22定位在座支撑块34上，将插件24定位在插件支撑块36上(两者都通过磁化部分40保持就位)，然后使用保持联接件26将滚刀20、座22和插件24运动到正确位置并使它们在永久基础上保持就位。
保持联接件26包括楔形件80和夹持块82，它们通过穿过楔形件80和夹持块82中的孔的带螺纹螺栓84可释放地联接在一起并通过一对螺母86固定。
楔形件80限定与纵向32平行的直立表面90和倾斜表面92。楔形件倾斜表面92限定与轴倾斜表面58相同的角度，并且楔形件直立表面90匹配插件内支撑表面70以确保紧密配合连接。
当轴54定位在座22(其安装在座支撑块34上)上且插件24定位在插件支撑块36上时，然后楔形件80可放置在轴54和插件24之间，螺栓84可穿过楔形件80和夹持块82(其邻接夹持表面72a、72b)插入，然后可上紧所述对的螺母86。
上紧螺母86迫使楔形件80下降，这迫使轴54抵靠可移除座22。由侧壁62b和竖直座支撑表面60a提供的第一吃水和由插件侧壁68b和竖直插件支撑表面66b提供的第二吃水辅助将滚刀20、座22、插件24和保持联接件26保持就位。
接着，可将互补的壳体安装件12以类似的方式联接到轴54的另一侧以提供准备好安装在TBM中的完整滚刀组件。
滚刀组件在隧道掘进操作过程中受到非常高的力。一种典型的失效机构是滚刀支撑在壳体安装件上的点。该实施方式具有滚刀组件10可容易地拆卸且磨损的座22容易地去除并用新的座22替换的优点。
在前面对一些实施方式的描述中，为了清楚起见使用了特定的术语。但是，本公开不打算局限于因此选择的特定术语，应当理解每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似技术目的的其他技术上等同的术语。诸如“上”和“下”、“上面”和“下面”、“竖直”和“水平”等等术语用作提供相对于图的参考点的方便词，不应被解释为限制性术语，也不暗示组件的要求取向。
在该说明书中，“包括”一词应理解为“开放”的意义，即，“包括”的意思，而不限于其“封闭”的意义，即“仅包括”的意思。对应的意思归属于出现的对应的各种形态的“包括”一词。
上述描述是针对几个可共享公共特性和特征的实施方式提供的。需要理解的是，任一实施方式的一个或多个特征可以与其他实施方式的一个或多个特征相结合。此外，任一实施方式中的任一单一特征或特征组合可构成另外的实施方式。
此外，上述仅描述了发明的一些实施方式，并且可以在不偏离所公开的实施方式的范围的情况下对其进行更改、修改、添加和/或改变，这些实施方式是说明性的，而不是限制性的。
附图标记列表
滚刀组件10
壳体安装件12
外表面14
异形内表面16
滚刀20
座22
插件24
保持联接件26
通道30
纵向32
座支撑块34
插件支撑块36
接合机构40
刀圈50
轮毂52
轴54
轴平表面54a、54b
倾斜表面58
水平座支撑表面60a
竖直座支撑表面60b
座基部62a
座侧壁62b
座轴支撑表面64a、64b
水平插件支撑表面66a、66b
竖直插件支撑表面66b
插件基部68a
插件侧壁68b
内支撑表面70
夹持表面72a、72b
楔形件80
夹持块82
带螺纹螺栓84
螺母对86
楔形件直立表面90
楔形件倾斜表面92
插件直立表面94
Claims (16)
1.一种用于支撑滚刀的壳体安装件组件，该壳体安装件组件包括：
(i)壳体安装件，其限定用于附接到壳体的外表面和远离所述外表面延伸的异形内表面，所述异形内表面限定在纵向上延伸的通道，和远离所述外表面延伸并限定横向于所述通道的第一座支撑表面和横向于所述第一座支撑表面的第二座支撑表面的座支撑块；
(ii)可移除的座，其安装在所述座支撑表面上并限定两个横向滚刀轴支撑表面，由此所述可移除的座和所述座支撑块一起为滚刀轴提供支撑；和
(iii)接合装置，其定位在所述可移除的座和所述外表面之间，用于接近所述座支撑表面可释放地保持所述可移除的座。
2.根据权利要求1所述的壳体安装件组件，其中，所述壳体安装件还限定凹部，所述接合装置安装在该凹部中。
3.根据权利要求2所述的壳体安装件组件，其中，所述凹部位于所述座支撑块上方使得所述接合装置在组装时位于所述可移除的座后面。
4.根据权利要求3所述的壳体安装件组件，其中，所述接合装置包括：磁体或所述壳体安装件的磁化部分、弹簧夹联接件、卡扣配合联接件、安装在凹部的周边中以在可移除的座插入其中时为可移除的座提供干涉配合的可变形材料、或者用于将可移除的座联接到所述凹部或所述壳体安装件的其他部分的粘合剂。
5.根据任一前述权利要求所述的壳体安装件组件，其中，所述第二座支撑表面倾斜地横向于所述第一座支撑表面，所述第二座支撑表面和可移除的座侧壁限定互补的表面以使得第二座支撑表面能够辅助将所述可移除的座保持就位。
6.根据权利要求1所述的壳体安装件组件，其中，所述壳体安装件组件还包括安装在所述通道的与所述可移除的座相对的一侧上的可移除的插件。
7.根据权利要求6所述的壳体安装件组件，其中，所述可移除的插件包括高硬度金属。
8.根据权利要求1所述的壳体安装件组件，其中，所述可移除的座包括高硬度金属。
9.根据权利要求1所述的壳体安装件组件，其中，所述可移除的座包括小于所述座支撑块的上面支撑所述可移除的座的部分的高度的50％。
10.一种滚刀组件，所述组件包括：
(i)第一壳体安装件，其限定用于附接到壳体的外表面和远离所述外表面延伸的异形内表面，所述异形内表面限定在纵向上延伸的通道，和远离所述外表面延伸并限定横向于通道的第一座支撑表面以及横向于所述第一座支撑表面的第二座支撑表面的座支撑块；
(ii)第二壳体安装件，其包括所述第一壳体安装件的镜像；
(iii)一对可移除的座，每个可移除的座(a)安装在所述壳体安装件的座支撑表面上，且(b)限定两个横向滚刀轴支撑表面，由此所述可移除的座和所述座支撑块一起为滚刀轴提供支撑；
(iv)一对接合装置，其位于所述可移除的座和每个壳体安装件的外表面之间，用于接近所述座支撑表面可释放地保持所述可移除的座；
(v)滚刀，其安装在所述一对可移除的座上；以及
(vi)一对纵向联接件。
11.根据权利要求10所述的滚刀组件，其中，每个纵向联接件包括：延伸穿过所述纵向通道并在其一端处固定楔形件的螺栓以及邻接由所述壳体安装件限定的夹持表面的夹持块。
12.根据权利要求11所述的滚刀组件，其中，所述楔形件邻接滚刀轴的倾斜面以保持所述滚刀轴与所述可移除的座接触。
13.根据权利要求12所述的滚刀组件，其中，所述滚刀组件包括一对可移除的插件。
14.根据权利要求13所述的滚刀组件，其中，所述楔形件邻接所述可移除的插件并且所述楔形件的相对部件抵靠所述滚刀轴作用。
15.根据权利要求14所述的滚刀组件，其中，每对插件限定与对应的可移除的座相对安装的内支撑表面。
16.一种隧道掘进机，包括多个根据权利要求10所述的滚刀组件。
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